ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 166
Скачиваний: 0
Т а б л и ц а |
54 |
|
|
|
|
|
Дозиметрические характеристики стекол, изменяющих окраску при облучении |
|
|
|
|
||
|
[Состав стекла (и вес. %) |
Длина полны (пм), |
Диапазон оп |
Литература |
||
|
при которой изме |
ределяемых |
||||
|
|
ряется окраска |
доз, рад |
|
|
|
50% АЬ(РОз)з— 25% Ва(РОз)а— 25% КРОз—8% AgP03 (марка Д-1) |
500 |
|
10'—10° |
[175] |
|
|
70% SiOa—18% NaaO — 10% CaO—1% MgO —1% B2O3— 0,5% C03O1 (мар |
450 |
|
5-103—4. Ю1 |
[162, 175] |
||
ка Г-0450) |
|
|
|
|
[162, 167, |
175] |
62,5% SiOa — 20,8% В2О3— 6,0% АЬОз — 10,6% i\'a20 — 0,1% С03О1(мар |
400 |
|
10*—107 |
|||
ка Г-0621) |
|
|
|
|
[159, 170, |
175] |
62,3% SiOa—2,0% АЬОз— 9,5% CaO —3,0% MgO — 20% NaaO — 1,5% |
520—550 |
10'—2 -107 |
||||
V3O5— 1,6% MnO— 0,1% ГоаОз (марка MV2) |
|
|
|
[164] |
|
|
37,5% SiOa—40% Sb'iOa — 5,5% AI2O3 — 5,6% NaaO— 11,4% KaO [d стек |
500 |
|
Юч—Ю® |
|
||
ле содержатся также MnOa, С03О.1, AS2O3 и ПеОа (марка В-1)] |
|
|
|
[166| |
|
|
52% ВЬОз —■24%ВзОз — 17% РЬО — 4,5% S1O2— 2,4% Аб20 з (марка Si-104) |
515 |
|
105—109 |
|
||
67,7% SiOa — 16,5% Na20 - 0,5% АЬОз — 3,2% MgО — 9,65% СаО-0,4% |
|
|
и выше |
[159, 170,175] |
||
520—550 |
105—2. Ю7 |
|||||
MnO—0,03% Ге20з—1,5% V2O3— 0,1% SO3 (марка MVi) |
|
|
|
[159] |
|
|
1,9% SiOa—12,6% АЬОз— 3,5% NaaO — 16% KaO — 3% AsaOs — 63% ShaOs |
~500 |
|
105—3-107 |
|
||
(марка A-l) |
|
|
|
|
|
|
70,5% SiOa—0,6% АЬОз— 3% MgO — 11% CaO — 16,7% NaaO—0,24% |
550 |
|
10®—3-108 |
[170] |
|
|
KaO— 0,4% |
MnO—0,13% Fea03 (марка Mi) |
|
|
|
|
|
Предметное стекло микроскопа |
450 |
|
4-105—10° |
[53] |
|
|
Натрпйспликатпое стекло с добавкой Ni2+ (марка СГД-8) * |
350 или |
740 |
50—101 |
[289] |
|
|
Литийспликатпое стекло с добавкой Ni2+ (марка Л-15)* |
350 или |
740 |
50-10° |
[289] |
|
|
Натрпевоалюмокальциевый метафосфат -{- 0,8% Мп (марка 0-154)* |
560 |
|
До—4 ,8 - 108 |
[245] |
|
|
* Точный состав в оригинальных работах не указан.
стекол в дозиметрии. Однако в радиационной химии опп приме няются сравнительно редко. Поэтому в настоящем разделе дает ся лишь краткая характеристика этих систем. Более подробно заинтересованный питатель может ознакомиться с ними в обзорах
[1 , 238, 316—318] и книгах [319—322].
При измерении дозы с помощью стекол используются следую
щие |
явления: 1 ) нзмепепие окраски |
под действием излучения; |
|
2 ) |
радиофотолюмипесценция; |
3) |
радиотермолюмпнесценцпя; |
4) используются также сциитплляционные свойства специаль ных стекол.
Способность стекол окрашиваться под действием излучений обычно применяется для измерения доз > 103 — Ю1 рад. Наибо
лее вероятно, окрашивание часто обусловлено возникновением ^-центров (.F-центр — это электрон, захваченный анионной ва кансией). Свойство окрашиваться при облучепии характерно для фосфатных стекол с добавками серебра или кобальта, силикат ных и боросиликатиых стекол с добавками кобальта, силикатных стекол с добавками ванадия, марганца и железа, висмутборатнгах стекол с добавками трехокиси мышьяка и т. и. В дозиметрии используется и способность некоторых окрашенных стекол обес цвечиваться при облучении. В табл. 54 приведены дозиметрические характеристики пекоторых стекол, которые характеризуются из менением окраски при облучении.
С помощью фосфатных стекол, активированных серебром (см. табл. 55), можно по появлению при облучении дополни тельной полосы поглощения с максимумом при ~ 320—350 нм определять дозы от 103 до 2-105 рад [161]. Показания их не зави сят от мощности дозы до ~ 105 рад/сек. Однако па измерения ока
зывает влияние энергия ионизирующего излучения. Кроме то го, возникшее оптическое поглощение нестабильно после облуче ния. Эти стекла находят гораздо большее применение как радпофотолюминесцентные дозиметры.
Т а б л п д а 55
Составы люмипесцирующих стекол (в вес. %)
Ag |
к |
Li |
Ва |
Be |
Mg |
В |
р |
А1 |
о |
Марка н тип стекла |
Литерату |
|
ра |
||||||||||||
4,3 |
7,7 |
|
10,8 |
|
|
|
28,4 |
4,7 |
44,1 |
Стекло с высоким Z |
[164] |
|
4,3 |
|
1,9 |
— |
— |
3,1 |
— |
33,7 |
4,7 |
52,3 |
Bausch |
and Lomb |
[163] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(стекло |
с низким |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z) |
|
[237] |
4,2 |
— |
3,6 |
— |
— |
— |
0,8 |
33,3 |
4,6 |
53,5 |
Toshiba |
(стекло с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
низким Z) |
[256] |
|
2,4 |
— |
2,5 |
— |
0,5 |
— |
— |
33,8 |
3,5 |
52,5 С. Е. С. |
|
||
4,6 |
— |
4,7 |
— |
— |
0,9 |
— |
34,1 |
3,1 |
52,8 |
Schott |
I |
[242] |
0,6 |
— |
7,3 |
— |
— |
— |
1,0 |
34,7 |
0,5 |
55,9 |
Schott |
|
[250] |
233
Для измерения низких доз (до 103 рад) используется способ
ность пекоторых облученных стекол светиться при освещении или нагревании. Наибольшее применение здесь получили фосфатные
стекла, |
активпроваппьте серебром. В табл. 55 |
приведены составы |
таких |
стекол. |
|
На |
рис. 73 показаны оптические свойства |
фосфатных стекол, |
активированных серебром [238]. Как видно из рисунка, при об лучении в стекле возникает новая полоса оптического поглоще ния. Опа обусловлена образованием атомарного серебра. Воз буждение светом в отой полосе приводит к появлению оранжевой
ха |
Рис. 73. |
Оптические |
свой |
-1,0 ЕX |
ства фосфатных стекол, ак |
||
о |
тивированных серебром |
||
саГ |
1 — поглощение пеоблучениого |
||
5а |
|||
- 0 , 5 |
стекла; |
поглощения, |
воз |
5а- |
г — полоса |
||
| |
никающая при облучении; |
||
3 — люминесценция как резуль- |
|||
1 |
татуосвещепия в полосе 2 |
||
|
|||
люминесценции, что и используется как мера дозы. С ростом дозы интенсивность полосы поглощения увеличивается, и эта полоса перекрывается с полосой испускания. Поэтому интенсивность свечения при повышении дозы проходит через максимум (см. рис. 74 [238]). С помощью этих стекол можно измерять дозы в
диапазоне |
от 1 до -~1 0 3 |
рад. |
И. А. Бочвар и др. [262] разработали термолюминесцентные |
||
дозиметры |
(марки ИКС) |
из алюмофосфатных стекол, позволяю |
щие измерять дозы в диапазоне от 2 -10~ 2 до (1—i—2) • 10е рад. Эти
стекла имеют |
следующий |
состав: |
M g0-P2 0 6 — А12 0 3 -ЗР2 0 5 |
|
(марка 5°'20); |
Sr0-P 2 0 |
5 — А12 0 3 -ЗР2 0 5 |
(марка 340_3); 1л2 0 - Р 2 0 6 — |
|
— А12 0 3 -ЗР2 0 5 (марка |
20_3) |
и Sr0 -P 2 0 5 — S i0 2 -P2 0 5 — 2(А12 0 3* |
||
•ЗР2 0 5) (марка 580-1). Кроме того, они содержат 0,1% Ми. Пик
свечения наблюдается при температуре 350—360° С.
Дж. Шульмаи и сотр. [239] использовали для дозиметрии способность облучеппого бората лития, активированного марган цем (обычно 0,1%), светиться при нагревании. Этим методом можно измерять очепь низкие дозы (порядка 1 рад и менее). Де тальное исследование этой дозиметрической системы выполнено
недавно |
Ч. Архундна и др. [323]. По их данным, |
борат лития, |
|
содержащий |
0,34% Ми, может применяться для |
определения |
|
доз до ~ |
1 0 3 |
рад. |
|
Для определения низких доз можно использовать сцинтилляционные свойства некоторых стекол. С этой целью применяют ся преимущественно литиевые и боратные стекла, содержащие, кроме S i0 2, окислы натрия, магния и алюминия. В качестве ак тиватора в такие стекла вводится Се2 0 3.
234
Стекла как дозиметрические системы обладают рядом преи муществ по сравнению с другими системами. Они характеризуются простотой изготовления в промышленных масштабах, устойчи востью при хранении, компактностью, возможностью многократ ного использования (стекла, которые приобрели окраску в ре зультате облучения, можно обесцветить путем нагревания до 300—500° С). Вместе с тем они страдают рядом существенных не достатков. Прежде всего их показания вследствие сравнительно высоких эффективных HOiMcpoB зависят от энергии пзлучепия. На результаты измерений дозы с их помощью оказывает влияние и
Рис. 74. Зависимость пптепснв- |
~ |
ности I радиофотолюмииесцеп- |
g- 10 |
ции фосфатного стекла, акти |
N |
вированного серебром, от экспо- |
|
знцпоннои дозы у-излучеипя |
|
температура облучения. Окраска облученных стекол изменяется во времени («выцветание» или «фэдииг»). Особенно быстро этот процесс протекает при повышенных температурах. Например, в случае фосфатных стекол, активированных серебром,^«выцве тание» составляет 8—20% в течение первых 24 час. после облу чения [161]. Для боросиликатиых стекол, содержащих кобальт, оно равно ~ 2% за 24 часа [165]. Наиболее стабильны в этом от ношении висмутсвинцовоборатные стекла с добавками As2 0 3,
для них «выцветание» ничтожно [165, 166]. Отмеченные недостат ки обусловливают необходимость периодической калибровки сте кол (например, по ферросульфатному раствору) при использова нии их в качестве дозиметров.
По данным [324], природный бразильский кварц имеет три пика (при 110, 220 и 310° С) на кривой радпотермолюминесценции. Интенсивность пика при 220° С характеризуется хорошей стабильностью и линейной зависимостью от дозы до 104 рад. Это
свойство облученного кварца рекомендовано использовать для дозиметрии -у-излучения 00Со.
3.Галогениды щелочных
ищелочноземельных металлов
Применению галогенидов щелочных и щелочноземельных ме таллов в дозиметрии посвящено большое число работ [232, 238, 241, 284, 325—399]. Такой интерес к этим системам обусловлен следующими их свойствами. Во-первых, они окрашиваются при облучении. Во-вторых, облученные кристаллы (как чистые, так
235
и содержащие некоторые добавки) характеризуются наличием свечения при нагревании. В-третьих, используется явление раднофотолюмппесценцип.
Окрашивание рассматриваемых кристаллов обусловлено об разованием ^-центров. Одпако / ’-центры в чистых кристаллах быстро разрушаются. Поэтому способность таких кристаллов к окрашиванию при облученииие находит применения в дозимет
рии.
Стабильность /'-центров повышается введением в кристалл щелочного металла п насыщения его водородом. Ыапрпмер, по даипым [325], кристаллы КВг, обработанные таким способом, прпгодпы для измерения доз в диапазоне от 10 до 103 рад. В них
при раднолизе возппкает полоса поглощения с максимумом при 630 нм. Интенсивность окраски в течение 3 суток после облучения уменьшается на 16,796, а затем остается постоянной.
Метод дозиметрии ионизирующих излучений, основанный на способности щелочногалоидных кристаллов окрашиваться при облучении, ие получил широкого распространения. Объясняется это, прежде всего, тем, что интенсивность окраски зависит от температуры радполпза и энергии излучения.
В настоящее время в различных областях науки для измере ния доз широко применяется способность облученных галогени дов щелочных и щелочноземельных металлов светиться при наг ревании. В результате радиолиза в кристалле возникают захва ченные электроны (/'’-центры) п захваченные «дырки» (//- или F-центры). Под действием света или тепла электрон освобождает ся из /^-центра и диффундирует в полосу проводимости. Он мо жет прорекомбиннровать с «дыркой». При этом энергия рекомби нации может выделиться в виде света. Если кристалл содержит добавки активатора, то «дырки» захватываются молекулами или попами активатора. Электроп в этом случае рекомбиппрует с мо лекулой плп ионом активатора. В результате этого активатор возбуждается и люмпнесцируот.
В качестве люминесцентных дозиметров предлагались LiF, природный CaF2, синтетический CaF2 с добавками Mn, NaCl или
КС1 с добавками Ag. Наибольшее распространение получили первые три дозиметра.
Фтористый литий в виде монокристаллов может быть исполь зован для измерения доз от 0,01—0,1 до 105 рад [238, 344, 346, 352, 355]. Показания его ие зависят от мощности дозы до 1011 — 1012 рад[сек [353]. Кроме того, поскольку LiF имеет низкий
эффективный атомный номер, то на результаты измерений дозы с его помощью не оказывает влияния энергия излучения вплоть до сравнительно малых ее значений (до — 0,1 Мэе). Он может быть также использован для определения доз нейтронов (см. главу XI).
В настоящее время дозиметры на основе LiF выпускаются промышленностью США, ГДР, Бельгии и некоторыми научными
23G